[发明专利]面向地下管网安全监测的分布式光纤传感信号处理方法

摘要

本发明公开了一种面向地下管网安全监测的分布式光纤传感信号处理方法，属于基础设施安全监测领域，旨在提高现有分布式光纤声音/振动传感系统在复杂应用条件下的智能检测与识别能力。本发明利用分布式光纤声音/振动传感系统沿探测光缆拾取整条线路的声音或振动信号；对整个监测范围内各空间点的声音或振动信号分别自定义提取基于信号相对量的短时特征和长时特征；基于采集信号特征和各自不同的背景噪声等先验知识构建和训练各空间点的贝叶斯识别分类网络；在线检测时，各空间点分别基于现场采集信号进行异常检测，检测到异常则提取相应特征，输入相对应的贝叶斯识别分类网络进行识别和分类。

主权项

1.一种面向地下管网安全监测的分布式光纤传感信号处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、利用监测范围内布设的探测光缆，拾取探测光缆沿线上各空间点的声音或振动信号；步骤2、采集整个监测范围内各空间点的声音或振动信号进行基于信号相对量自定义的短时特征提取；步骤3、各空间点根据短时特征检测是否有异常事件，对有异常事件的信号进行长时特征累积计算，累积计算后进行离散化处理，再输入对应该空间点训练好的贝叶斯识别分类网络进行识别和分类；所述步骤3中，各空间点的贝叶斯识别分类网络构建的具体步骤如下：步骤31、累积各空间点的声音或振动信号并进行预处理，预处理后得到的长时间段信号构建典型事件数据训练集；步骤32、对典型事件数据训练集进行基于信号相对量自定义的短时特征提取，提取后累积计算长时特征，将典型事件数据训练集转化为对应的长时特征训练集；步骤33、基于长时特征训练集中各长时特征的概率分布信息，结合各空间点背景环境的先验概率信息，构建贝叶斯识别分类网络拓扑结构并进行参数学习，得到训练好的贝叶斯识别分类网络；所述步骤32的具体步骤如下：步骤321、对短时间段信号提取4个短时特征，分别为：主冲击强度特征A₁、次冲击强度特征A₂、主次冲击幅值比例特征A₃和小波包能量谱特征A₄；步骤322、在短时特征的基础上累积计算得到6个长时特征，分别为：长时主冲击强度特征B₁，长时次冲击强度特征B₂，长时幅值比例特征B₃，长时小波包能量谱特征B₄，长时环境背景特征B₅和长时严格冲击个数特征B₆；步骤323、根据长时特征和其对应的事件类型标签，将典型事件数据训练集转换为对应的长时特征训练集。